Alteración regional de las sedimentitas cretácicas en la dorsal de Huincul y en el dorso de los Chihuidos : su relación con la mineralización de Cu y con los hidrocarburos, Neuquén

Abstract

Las manifestaciones de cobre de la Cuenca Neuquina ubicadas en el Dorso de los Chihuidos-DCh- y la Dorsal de Huincul-DH-, corresponden a la clase de depósito de cobre tipo red-bed. Los prospectos estudiados (Grillo, Sapo Sur, Barda González y El Porvenir) están alojados en las areniscas decoloradas dentro de estratos rojos de las formaciones Huincul y Portezuelo (Grupo Neuquén). Durante la diagénesis temprana de las areniscas se formaron: coatings de hematita, caolinita (60°C), crecimientos secundarios de cuarzo (70°C) y albita (≥90°C), analcima y calcita (I) (76°-84°C). El empaquetamiento abierto de las areniscas, la significativa porosidad y la historia de soterramiento (hasta 2000m), indican que la compactación fue moderada. Durante la tectónica andina, en el Terciario, la reactivación de fallas y el desarrollo de chimeneas de gas, permitieron la conexión de reservorios profundos con los niveles someros del Grupo Neuquén, resultando en numerosos episodios de migración de hidrocarburos y salmueras. Las reacciones redox entre las areniscas rojas, las aguas de formación y los hidrocarburos generaron la disolución de clastos y cementos y la liberación de Fe2+ y S que fueron removidos o incorporados en pirita por reducción termoquímica (TSR) (δ34SV-CDT +10,2‰) o biogénica (BSR) (δ34S V-CDT -60,2‰ a +18,2‰) del sulfato, dando lugar a las areniscas blancas. La calcita (II) precipitó de un sistema heterogéneo formado por fluidos acuosos (4,18%-8,68% en peso NaCl eq.) calientes (94°-144°C) y por hidrocarburos. Este carbonato registra una fuente de δ13CV-PDB liviano (hasta -9,97‰) producto de la oxidación de los hidrocarburos. En el frente redox del sistema precipitaron montmorillonita, interestratificado clorita/esmectita ± illita/esmectita, hematita secundaria y vanadio, formando las areniscas grises y marrones. Durante un nuevo pulso de migración de fluidos, las salmueras oxidadas, que probablemente lixiviaron S y Cl de las evaporitas y Cu de las areniscas rojas y del basamento ígneo subyacentes, precipitaron los sulfuros de Cu-Fe en las areniscas blancas, en contacto con los hidrocarburos. En el DCh precipitó pirita y luego calcosina-djurleita (δ34SV-CDT -45,2‰ a -41,7‰) a temperaturas <100ºC por BSR en un sistema abierto, con una fuente ilimitada de azufre y con metano como agente reductor. En la DH, pirita fue reemplazada por bornita y calcopirita (δ34SV-CDT +12,3‰) a temperaturas >100°C consumiendo el azufre removilizado de la pirita (δ34SV-CDT +10,2‰). A temperaturas <100ºC, calcosina-espionkopita (δ34SV-CDT hasta -11,7‰) reemplazaron a pirita y bornita a partir de la mezcla del S más pesado de los sulfuros previos con un S más liviano generado por BSR y también precipitaron in situ a partir del S biogénico. Calcita tardía (III) precipitó en contacto con los sulfuros a bajas temperaturas (hasta 89°C). La composición isotópica de este carbonato (δ13CV-PDB -9‰ a -32‰) sugiere una mayor incorporación del C orgánico por oxidación de los hidrocarburos durante los procesos redox. La yacencia de la mineralización en las areniscas decoloradas y en estructuras discordantes con la roca de caja junto a la estrecha relación de la mineralización con los hidrocarburos, indican su origen epigenético. Esta mineralización, asociada a la migración de fluidos a escala regional, acentúa el rol de los hidrocarburos en las reacciones orgánicasinorgánicas desencadenantes de procesos mineralizantes.

In the Chihuidos High (DCh) and Huincul Ridge (DH), Neuquén Basin, copper mineralization belongs to red-bed type sediment-hosted copper deposits. Grillo, Sapo Sur, Barda González and El Porvenir districts occur within bleached red beds of Huincul and Portezuelo Formations (Neuquén Group). During early diagenesis the following mineral sequence precipitated: hematite coatings, kaolinite (60°C), quartz (70°C) and albite (≥90°C) overgrowths, analcite and calcite (I) (76°-84°C). Open sandstone packaging, significant porosity and burial history (up to 2000m depth) suggest moderate compaction During Andean tectonic deformation, in the Tertiary, reactivation of basement faults and development of gas chimneys, lead to the connection of deep reservoirs with the shallow stratas of the Neuquén Group, resulting in several stages of basinal brine and hydrocarbon migrations. Redox reactions developed among red stratas and related oxidizing-water formations with hydrocarbons, formed the bleached sandstones characterized by detrital and authigenic mineral dissolution, release of Fe2+ and S that were removed or precipitated as pyrite by either thermochemical (TSR) (δ34SV-CDT +10.2‰) or bacteria sulfate reduction (BSR) (δ34SV-CDT -60.2‰ and +18.2‰). Precipitation of calcite (II) from warm (94-144°C) aqueous (4.18% to 8.68% wt. NaCl eq.) fluids and hydrocarbons, record a depleted δ13CV-PDB source (up to -9.97‰) resulted by hydrocarbons oxidation. At the redox front, montmorillonite, interstratified chlorite/smectite ± illite/smectite, secondary hematite, and V precipitated, resulting in the development of the gray and brown sandstones. During a renewed stage of fluid migration, oxidized brines, charged with S and Cl from the underlying evaporites and Cu leached from the underlying red beds and igneous basement, precipitated Cu-Fe sulfides in bleached sandstones at the hydrocarbons interface. At DCh, first precipitated pyrite and then chalcocite-djurleite (δ34SV-CDT -45.2‰ to -41.7‰) at temperatures <100ºC by BSR in an open system with an unlimited source of sulfate and methane as a reductant. At DH, pyrite was replaced by chalcopyrite and bornite (δ34SV-CDT +12.3‰) at temperatures >100°C consuming the S remobilized from the former pyrite (δ34SV-CDT +10.2‰). At <100ºC chalcocite-spionkopite (δ34SV-CDT up to -11.7‰) replaced pyrite-bornite-chalcopyrite and may precipitated from heavier S of previous sulfides and lighter S generated from BSR; chalcocite-spionkopite also precipitated in situ, from the biogenic S. Calcite gangue (III) associated with sulfides formed at low temperatures (up to 89°C). The isotopic composition of this carbonate (δ13CV-PDB -9‰ a -32‰), suggest an increase of organic C related to hydrocarbon oxidation produced during redox processes. Mineralization related to bleached sandstones and hydrocarbons together with the presence of crosscutting mineralized structures, suggest an epigenetic origin for the mineralization. The mineralization, related to basin-wide fluid migration, enhance organicinorganic reactions as a plausible trigger to metals precipitation.